Corrixe este nome: María Helena Braga. Detrás deste nome tan tipicamente portugués, atopamos unha investigadora da Facultade de Enxeñaría da Universidade do Porto que, grazas ao seu traballo, puido contribuír ao avance definitivo da tecnoloxía das baterías de ión-litio.
A súa contribución xira en torno ao descubrimento do vidro electrolítico, e podería dar lugar a unha nova xeración de baterías –de estado sólido-, que serán máis seguras, ecolóxicas, asequibles e poderán ter ata 3 veces máis capacidade. Para entender por que todo este entusiasmo, é unha boa idea coñecer as baterías de ión-litio (Li-ion).
As baterías de ión-litio son as máis comúns na actualidade. Teñen moitas vantaxes sobre outros tipos de baterías, pero tamén teñen as súas limitacións.
Podemos atopalos en teléfonos intelixentes, vehículos eléctricos e outros dispositivos electrónicos. Para subministrar a enerxía necesaria, utilizan un electrólito líquido para transportar ións de litio entre o ánodo (lado negativo da batería) e o cátodo (lado positivo).
Este líquido está no centro da cuestión. A carga ou descarga rápida das baterías de litio pode provocar a formación de dendritas, que son filamentos de litio (condutores). Estes filamentos poden provocar curtocircuítos internos que poden provocar incendios e mesmo explosións.
O descubrimento de María Helena Braga
A substitución do electrólito líquido por un electrólito sólido evita a formación de dendritas. Foi precisamente un electrólito sólido o que descubriu María Helena Braga, xunto con Jorge Ferreira, cando traballaban no Laboratorio Nacional de Enerxía e Xeoloxía.
A innovación pasa por utilizar un electrólito de vidro sólido, que permite utilizar un ánodo construído en metais alcalinos (litio, sólido ou potasio). Algo que ata agora non era posible. O uso dun electrólito vítreo abriu un mundo de posibilidades, como aumentar a densidade de enerxía do cátodo e prolongar o ciclo de vida da batería.
O descubrimento publicouse nun artigo en 2014 e captou a atención da comunidade científica. Comunidade que inclúe a John Goodenough, o "pai" da batería de litio actual. Fai 37 anos que co-inventou o avance tecnolóxico que permitiu que as baterías de ión-litio se fixeran comercialmente viables. Profesor da Universidade de Texas, o home de 94 anos non puido conter o seu entusiasmo polo descubrimento do investigador portugués.
Maria Helena Braga non pasou moito tempo en viaxar aos Estados Unidos para demostrarlle a John Goodenough que o seu electrólito vítreo podía conducir ións á mesma velocidade que un electrólito líquido. Desde entón, ambos colaboraron na investigación e desenvolvemento de baterías de estado sólido. Esta colaboración xa xerou unha nova versión do electrólito.
A intervención de Goodenough na cooperación e desenvolvemento da batería de estado sólido foi fundamental para darlle a credibilidade necesaria a este descubrimento.
Vantaxes da batería de estado sólido
As vantaxes son prometedoras:- aumento da tensión que permitirá unha maior densidade de enerxía para o mesmo volume - permite unha batería máis compacta
- permite a carga rápida sen produción de dendritas: máis de 1200 ciclos
- máis ciclos de carga/descarga que permiten unha maior duración da batería
- permite funcionar nun rango de temperatura máis amplo sen degradación: as primeiras baterías poden funcionar a -60º Celsius
- custo potencialmente máis baixo grazas ao uso de materiais como o sodio en lugar do litio
Outra das grandes vantaxes é que as células pódense construír con materiais respectuosos co medio ambiente, como o citado sodio, que se pode extraer da auga do mar. E mesmo a súa reciclabilidade non é un problema. O único inconveniente, se se pode chamar así, é que o montaxe destas baterías sólidas require un ambiente seco e preferiblemente libre de osíxeno.
NON PERDER: "Corredores eléctricos" nas estradas nacionais reforzadas
Maria Helena Braga di que xa hai pilas de estado sólido: pilas tipo moeda ou botón, pilas do tamaño dunha moeda que se empregan, por exemplo, nalgúns reloxos. No laboratorio tamén se probaron baterías con outras dimensións.
Cando se producirá este tipo de batería nun coche?
Segundo María Helena Braga, agora dependerá do sector. Este investigador e Goodenough xa demostraron a validez do concepto. O desenvolvemento terán que facer outros. Noutras palabras, non será mañá nin o ano que vén.
Pasar destes avances de laboratorio a produtos comerciais é un reto considerable. Poderían pasar outros 15 anos antes de que este novo tipo de batería se aplique aos vehículos eléctricos.
Básicamente, é necesario atopar procesos industriais escalables e rendibles que permitan a industrialización e comercialización deste novo tipo de baterías. Outro motivo está relacionado cos grandes investimentos xa realizados no avance das baterías de litio por parte das máis diversas entidades. O exemplo máis popular será a Gigafactory de Tesla.
Noutras palabras, durante os próximos 10 anos deberíamos seguir vendo a evolución das baterías de litio. Espérase que a súa densidade enerxética aumente un 50% e que o seu custo caiga nun 50%. Non é de esperar un rápido cambio na industria do automóbil cara ás baterías de estado sólido.
Tamén se están a orientar os investimentos cara a outro tipo de baterías, con diferentes reaccións químicas, que poden acadar ata 20 veces máis densidade enerxética que unha batería de iones de litio actual. Non só é superior ao tres veces máis logrado polas baterías sólidas, senón que, segundo algúns, podería chegar ao mercado antes que estas.
De todos os xeitos, o escenario futuro parece prometedor para o vehículo eléctrico. Este tipo de avances é o que debería permitir finalmente uns niveis de competitividade equivalentes aos vehículos con motores de combustión interna. Aínda así, con todos estes avances, como este descubrimento de Maria Helena Braga, poderían pasar outros 50 anos para que os vehículos eléctricos acaden un 70-80% de cota de mercado mundial.